人類擁有各種各樣的感官,這些感官是我們探索世界的重要途徑。比如說我們在描述一種東西的時候,往往就會使用它“看起來”、“聽起來”、“聞起來”等一系列的特徵來形容。不過人類作為一種動物,感官雖然都不弱,但是相對來說算是比較平均,沒有“特長”。
很多生物有著獨一無二的強大感知力,比如我們熟悉的犬類就有強大的嗅覺,很多鳥類有精妙的視覺,而大象則有超強的聽覺。這些動物所感知到的世界,和我們平常體會到的,有著不小的差別。
人類很早以前就意識到了自己生理上的侷限性,於是運用自己的智慧去解決這些問題,製造出了一系列能夠幫助我們延展自己感官的工具。比如能夠讓我們看得更遠的望遠鏡,能夠分析氣味的“電子鼻”,能夠收集聲音的錄音裝置等等。
不過在自然界中還有許多動物的感官無法接收的訊號,需要我們使用更加先進的工具去接收,比如無線電訊號、宇宙射線等等。隨著人類科技的發展,這些來自於宇宙的資訊也更加受到重視,各國紛紛開始對此進行研究。
宇宙觀測裝置
我們對於宇宙的認識是從視覺上的觀測開始的,在古代我們就會在晴朗的夜晚觀察天體的執行情況,並對其執行規律做出總結。在近代的光學發展之後,人們製造出了專門的天文望遠鏡,用於觀測星體。
在工具的幫助下,我們發現了很多以往未曾見到過的天體,為我們對宇宙的整體探索做出了貢獻。在上世紀中葉之後,人類具備了進入太空的能力,於是在地球軌道上沒有大氣層遮擋的地方建設起了“哈勃空間望遠鏡”,成功觀測到了更加燦爛、浩瀚的宇宙。
但是對於現在的人類來說,那些遙遠的星系如果只通過視覺來觀察還是顯得太遠了,很多細節我們無法確認。除了外觀上所展現出的一切之外,天體本身的輻射和各種宇宙中存在的電磁波、高能粒子也需要我們去觀察。
於是在光學望遠鏡之外,我們還建設了用於收集宇宙射電波的射電望遠鏡。我國在近年來大力發展天文學的研究事業,也建設了一座巨大的500米口徑球面射電望遠鏡,在這一領域中又創造了一個“世界之最”。
令人驚歎的“中國天眼”
我國被世界上稱之為“基建狂魔”,這一稱號不僅涵蓋了公路、公共設施等民生建設層面,也包括了科學基礎建設,500米口徑球面射電望遠鏡就是其中之一,一般我們親切地將其稱之為“中國天眼”。
從遠處看,這個巨大的球面望遠鏡就像是一隻金屬“碗”,但是它和一般的碗可不一樣,它接收的是那些我們看不到也感受不到,但是卻實實在在地存在於宇宙中的物質。自從2020年初正式開放執行以來,已經為人類科技的發展做出了重要的貢獻。
其實早在上個世紀末,我國天文學家南仁東就已經提出了要修建我國的大口徑射電望遠鏡的構想。他和他的團隊為這個目標努力了二十多年,光是選址就進行了十多年的時間,在我國的1000多個窪地中進行了實地調查。
“中國天眼”建成之後,讓我國在射電望遠鏡的技術上領先了其他國家十多年的時間,是我國的研究者和建設者們用日復一日、年復一年的努力最終得到的成果。那麼關於這座望遠鏡,有什麼建築上的“秘訣”呢?
“中國天眼”為什麼要建在貴州的深山裡?
相信一個困擾大家的問題是,為什麼偏偏是這裡?“中國天眼”建在貴州省黔南布依族苗族自治州境內的平塘縣克度鎮,一個名叫大窩凼的窪地裡。這裡位於群山環繞之中,建設初期只有12戶人家在此居住,是一個相當偏遠荒涼的地方。
但研究者們恰恰是看中了這裡的“荒涼”,因為只有在這樣的環境下,來自宇宙的射電波才不會被來自於人類社會的各種電訊號干擾,這個問題在繁華的都市中是非常嚴重的。
除了這裡對於採收宇宙射電波來說有著足夠“安靜”的環境之外,自然環境的良好也是重要原因。這裡的群山剛好形成了一個足夠深、足夠大的窪地,能夠容納這樣一個大小達到了30個足球場之大的射電望遠鏡。
而且,當地獨有的喀斯特地貌還能夠讓“中國天眼”獲得足夠適宜的環境,不會在各種惡劣的天氣條件下受到損傷。那麼說到天氣,相信很多人第一眼看到這臺500米口徑球面射電望遠鏡,想到的就是“這麼大一個露天的‘碗’,在會不會在下雨的時候積很多水”?
為什麼“中國天眼”不會積水?
很明顯,即使是使用了最新鋁合金板材製造的“天眼”,也不能夠長期經受雨水的浸泡,畢竟積水帶來的不僅是腐蝕,還有不可忽視的重量問題,也會影響探測的精度。所以排水問題就成為了“天眼”在修建的時候首要考慮的問題之一。
設計者和建設者自然考慮得非常周到,這裡的喀斯特地貌讓暴雨來臨時候的積水可以直接排入地下的“熔岩漏斗”和地下暗河中,不會在“碗麵”上大量淤積。
除此之外,“中國天眼”雖然遠遠看去是一個金屬“大碗”,但是並不是一個整體,而是很多的小金屬片拼起來的,在拼接的時候也充分考慮了排水問題,並不是完全“嚴絲合縫”,而是有一個“索網結構”,確保有一定的空隙能夠讓雨水漏下去,不會積存在天眼底部。
因此比起“碗”來說,天眼更像是一個巨大的“細篩”,能夠規避被淹沒的風險,讓人不得不感嘆中國工程師和研究者的智慧,能夠建設起這樣偉大的科學研究設施。
當然,為了保證這個耗費了人們大量金錢、精力和時間的射電望遠鏡的安全,我國的建設者們還在“天眼”周圍修建了足夠大的排水系統,其中光是排水隧道就長達一千多米,更不要說各處的小型排水道了,整個排水系統組成了圍繞著天眼本身的網路,能夠抵擋住極為惡劣的天氣。
因此,我們大可不必擔心“中國天眼”的安全,它必然能夠在接下來的日子裡繼續承擔起自己的職責,為全人類帶來更多關於太空的訊息,讓我們的天文學持續發展下去,爭取早日完成各方面的突破。
“中國天眼”發現了什麼?
在瞭解了“中國天眼”設計上的各種小巧思之後,想必大家更加關心的是它究竟有沒有發揮作用,又給人們帶來了什麼樣的收穫呢?天眼能夠監測的物質很多,比如宇宙中的中性氫、星際分子、通訊訊號等等,說不定有一天還能夠發現來自於地外文明的“通訊電波”呢!
不過目前“中國天眼”最突出的貢獻還是在脈衝星的研究上,已經走在了世界前列。脈衝星是指的是一種有著一定範圍超強磁場的快速自轉中子星,它會不間斷地發出電磁脈衝訊號。
要捕捉這種有規律的電磁脈衝訊號,口徑夠大、採集資訊資料夠豐富的“中國天眼”自然是再合適不過了。自從“中國天眼”投入使用以來,我們已經發現了多達370顆脈衝星,為世界範圍內對於脈衝星乃至於整個中子星系統的研究都做出了重要的貢獻。
除了脈衝星之外,我國在對於快速射電暴的研究上也不能夠缺少了“中國天眼”的參與,如果不是這樣一座巨大的射電望遠鏡,那麼很有可能我們會錯過那發生在電光火石之間的快速射電暴。
結語
目前,我們的500米口徑球面射電望遠鏡還在履行著自己的職責,為中國和全人類的天文學研究提供源源不斷的資料。能夠看到這樣精妙的設計,實在是不得不讓人感嘆一句“厲害了我的國”。
要知道曾經的中國是一個在尖端科技上何等落後的國家,但是現在卻已經走在了世界的前列,這是何等偉大的成就。相信在接下來的時間裡,我國的宇宙研究事業還會持續發展,為天文學進步做出更大的貢獻。
我們目前可知的宇宙究竟是不是宇宙的全部還是一個問題,如果宇宙真的是一個無限的空間,那麼我們的探索將是永無止境的。但即使是永無止境的探索也不能夠成為人類停下腳步的理由,我們有充沛的好奇心和求知慾,渴望著未知世界的一切,希望能夠瞭解這個宇宙最深層次的秘密。
正是因為有這樣的精神,人類才能夠一路走到現在,發展出這樣讓人驚歎的文明。相對於整個宇宙來說,我們的存在和成就都還太渺小,因此還有十分龐大的發展空間,這值得我們不斷努力去獲得進步。